UPS輸入電壓頻率範圍標準

UPS輸入電壓頻率範圍標準
UPS的輸出電壓頻率總是跟蹤輸人電壓頻率的，因此輸入電壓頻率變化範圍太寬了對負載是沒有好處的，尤其是頻率下移時的影響更大。比如有的UPS製造商聲稱其UPS的允許輸入頻率範圍是± 10Hz，這就引起了一些用戶的極大興趣，也有的製造商照貓畫虎重複這種說法，把用戶的思想搞糊塗了，因此有必要進行仔細的討論。在這裏UPS製造商有一個誤區，他所講的± 10Hz是指其UPS輸人可以允許頻率作如此大的變化，但他沒有考慮到:當將負載切換到旁路供電時，負載是不是能接受這個士10Hz的頻率變化?現在就來討論下麵的幾種情況。
1.國家的市電頻率標準
國家標準GB/T15545-1995 "電力係統頻率允許偏差"規定:電力係統正常運行頻率允許偏差值為50Hz ± O. 2Hz，在係統容量較小的獨立發電廠情況下，其偏差可以放寬到50Hz ±O. 5Hz。實際上，我國一些大區係統已有能力保持正常頻率偏差值為50Hz ±O. 1Hz。 這就是說，利用外電網時，輸入頻率範圍的變化絕不會有50Hz ± 10Hz的變化。
一般柴油發電機在頻率發生這樣大的變化時，其輸出電壓就已經非常不正常了， UPS已轉為電池供電。
輸入頻率範圍越寬，對輸出特性影響越大。有許多負載是非線性的，即不是感性就是容
性。當頻率作如此大的變化時，不是看對UPS有何影響，而是看對負載有何影響。
2.頻率對不同性質負載的影響
1)感性負載情況
例如，有的負載有輸入變壓器，而一般用途的變壓器都是按照額定頻率( 50Hz)設計的，當頻率偏離中心值不太遠時，副作用不明顯，否則就有較大的影響。如頻率太高時，由

圖2.24濾波電感的感抗和頻率成正比
於鐵芯內渦流的增大，會使變壓器的鐵損增加、溫度升高、絕緣下降，加速變壓器的老化;一般來說頻率高點對感性負載有一些好處，如式(2-17)所示，感抗XL與頻率f成正比，而電感多用於濾波環節，對濾波有好處。但頻率不能太大，因為太大了會使電感上的有用壓降增大，如圖2.24所示。比如頻率增大20(lOHz)，從式(2-17)可以看出，

(2-17)
電感XL上的壓降也會增大20，影響了輸入電壓。若是變壓器頻率高得不太多，影響倒不大，就怕頻率低。低得不多尚可，比如一般小於6。若低得太多，從式(2 -18)可以看出:

(2-18)
式中 NI一一變壓器的初級繞組臣數;
UI一一加到初級的電壓;
B一一磁通密度;
S一一變壓器鐵芯截麵積; f一一電壓的工作頻率。
假如在其他一切相同的情況下隻看頻率就可發現，變壓器初級臣數和頻率成反比，即

(2-19)

由此可見，若頻率f降低20%，匝數N1就等效地減少20%，所以必須再增加20%才行，否則就會帶來隱患。這可用式(2-20)的磁場強度H來說明。變壓器是靠磁場工作的，一定的功率對應著一定的磁場強度，功率定了，H也就定了，即

(2-20)
但由於頻率降低了20，為了保持原來的磁場強度H不變，要麼將匝數增加20，要 麼將電流增大20，但匝數已經不可變了，隻有將電流增大20才可保證H不變。這一點可通過圖2. 25所示定額運輸圖加以說明。

圖2.25定額運輸示意圖
假如一批載重量為10t的汽車，運輸的定額是1 OOOt . km/天，正常的規定是每輛車滿載10t，每天跑100km就滿足了1 000t ? km/天的要求，即可拿到定額工資。但突然今天要求汽車的運輸距離是80km，汽車司機為了拿到定額工資還必須滿足1000t . km/天的要求，為此他必須裝載12.5t的貨物才行。這樣一來就超載25，為運輸埋下了半路拋錨的隱患。上述變壓器例子中初級繞組的電流為了滿足H定額的要求，而將電流增大20，增加了變壓器的負擔，同樣埋下了因功耗過大而導致故障的隱患。
2)整流濾波負載的情況
在眾多包括計算機在內的電子設備中都有自備內置電源，電源的輸入首先是整流濾波，濾波電容容量的選擇在我國也是按照額定頻率50Hz設計的。由於容抗Xc反比於頻率f，如
下式所示

(2-21)
和上麵的例子一樣，頻率降低20%時，容抗相應的增大20，等效於電容的容量降低了20，使電容濾波後的電壓紋波增大，影響後麵負載的使用質量。就好比一個具有50t容量的水塔，在電源頻率為50Hz時，每小時水泵可向其供水50t，保證了用戶的正常用水，當電源頻率下降到40Hz時，水泵每小時隻能供水40t，相當於水塔的容量減小了20，使用戶的正常用水得不到保障。另外當頻率升高20時，由於容抗也會下降20，會導致無功電流增大，從而使負載功率因數下降。同樣，當頻率升高20時，水泵每小時會向水塔供水60t，但由於水塔的容量隻有50t，如果沒有相應的措施，就會有20的水溢出，白白浪費。
3)輸入頻率變化土10Hz的情況
當輸入頻率變化± 10Hz時， UPS的反應不外乎兩個，一個是跟蹤，一個是頻率超出50± (5%~ 6% )Hz時改為電池供電。如果是跟蹤50Hz ± 10Hz，就會有上麵的弊端;如果在 這種情況下改為電池供電，那麼說明書上的這一項提法就形同虛設，沒有意義。
所以，以前的UPS輸入頻率範圍一般設為50 ± (5 %~ 6% ) Hz是合適的。